Электроабсорбционный модулятор

Электроабсорбционный модулятор (ЭАМ) представляет собой полупроводниковое устройство, которое можно использовать для модуляции интенсивности лазерного луча посредством электрического напряжения. Принцип его действия основан на эффекте Франца-Келдыша , т. е. изменении спектра поглощения, вызванном приложенным электрическим полем, которое изменяет энергию запрещенной зоны (т. е. энергию фотона края поглощения), но обычно не затрагивает возбуждение носителей электрическим полем.

Для модуляторов в телекоммуникациях желательны малые размеры и напряжения модуляции. EAM является кандидатом на использование во внешних каналах модуляции в телекоммуникациях. Эти модуляторы могут быть реализованы с использованием либо объемных полупроводниковых материалов, либо материалов с несколькими квантовыми точками или ямами .

Большинство ЭАМ выполнены в виде волновода с электродами для приложения электрического поля в направлении, перпендикулярном модулированному световому пучку. Для достижения высокого коэффициента затухания обычно используют квантово-ограниченный эффект Штарка (QCSE) в структуре с квантовой ямой.

По сравнению с электрооптическим модулятором (ЭОМ), ЕАМ может работать при гораздо более низких напряжениях (несколько вольт вместо десяти и более вольт). Они могут работать на очень высокой скорости; модуляции может быть достигнута полоса в десятки гигагерц, что делает эти устройства полезными для оптоволоконной связи . Удобная особенность заключается в том, что EAM может быть интегрирован с с распределенной обратной связью лазерным диодом на одном кристалле, образуя передатчик данных в виде фотонной интегральной схемы . По сравнению с прямой модуляцией лазерного диода более широкую полосу пропускания и уменьшить чирп можно получить .

Полупроводниковая квантовая яма EAM широко используется для модуляции ближнего инфракрасного (NIR) излучения на частотах ниже 0,1 ТГц. Здесь БИК-поглощение нелегированной квантовой ямы модулировалось сильным электрическим полем с частотами от 1,5 до 3,9 ТГц. ТГц поле связало два возбужденных состояния ( экситона ) квантовых ям , что проявляется в новой ТГц частотно- и энергозависимой линии поглощения в ближнем ИК-диапазоне. ТГц поле порождало когерентную квантовую суперпозицию поглощающего и непоглощающего экситона . Эта квантовая когерентность может открыть новые возможности применения модуляторов квантовых ям в оптической связи.

Недавно достижения в области выращивания кристаллов привели к изучению самоорганизующихся квантовых точек . Поскольку ЕАМ требует небольших размеров и низких напряжений модуляции, возможность получения квантовых точек с повышенными коэффициентами электропоглощения делает их привлекательными для такого применения.

См. также

Ссылки

С.Г. Картер, Квантовая когерентность в оптическом модуляторе , Science 310 (2005) 651.
И.Б. Акча, Электрооптические и электроабсорбционные характеристики волноводов с квантовыми точками InAs , Опт. Эксп. 16 (2008) 3439
Сюй Сюй, Когерентная оптическая спектроскопия сильно управляемой квантовой точки , Science 317 (2007) 929.